用人工方法，提供細菌在自然環境或動物體內生長繁殖需要的基本條件，達到細菌培養、鑒定及進一步利用的目的。人工培養細菌，除需提供充足的營養物質外，尚需有合適的酸堿度、適宜的溫度及必要的氣體環境。在營養豐富、生長繁殖條件適宜時，細菌生長繁殖最為迅速。
一、細菌的營養需要
細菌種類繁多，營養需要千差萬別，但其基本營養要求不外水分、無機鹽類、含碳化合物和含氮化合物，個別細菌還需要生長因子等特殊物質。
（一）水分
水雖不屬於嚴格的營養物質，但細菌生長繁殖需要大量的水分。水除是細菌的主要組成成分之一外，同時又是一種良好的溶劑，許多物質溶解於水中才能被細菌吸收，細菌的滲透、分泌和排泄以及水解和許多生化反應等作用都以水為媒介。另外，水的比熱大，利於熱的吸收和散發，可有效地調節細胞與所處環境的溫度。
（二）無機鹽類
無機鹽類可提供細菌生長所需的一些元素，根據對其需要量可分為常量元素和微量元素。一般情況下，這些元素在所供給的水、營養物質中含有，不需特殊提供。但有些細菌，如嗜鹽菌對Na＋和Cl－有特殊需要
（三）含碳化合物
細菌合成碳水化合物，進一步合成多糖、脂類、蛋白質、核酸等組成成分需要碳素營養，自養菌是以CO2或碳酸鹽為碳源，異養菌則以有機含碳化合物為碳源，也需要少量的CO2，可由分解代謝所產生的CO2滿足其需要。有些異養菌在培養開始時，需先加一些CO2以促進其生長。異養菌最常利用的碳源是糖類，另外還有有機酸、醇類、脂類以及氨基酸等。糖類以單糖(己糖)主要是葡萄糖和果糖，幾乎所有異養菌均可利用；雙糖中的蔗糖、乳糖、麥芽糖等某些細菌可利用；多糖中的澱粉，病原菌往往可能利用，而纖維素、果膠等隻能為某些自然界的細菌所利用。細菌能利用什麽種類的糖類物質或含碳物質並產生什麽樣的產物，這可作為細菌鑒定的依據。
在培養細菌時，因細菌可利用氨基酸中的碳素，往往不需添加任何糖類。
（四）含氮化合物
有機的、無機的含氮化合物均可作為細菌氮源，但細菌種類不同而對氮源要求有所差異。有些細菌（如固氮菌）可利用空氣中的分子狀態的氮，而大多數細菌能利用無機的銨鹽、硝酸鹽以及有機的氨基酸。許多病原菌不能利用無機含氮化合物，需要供給有機含氮化合物才能生長。高分子的蛋白腖和蛋白質，細菌不能直接利用，必須經由細菌分泌的蛋白水解酶降解為肽或氨基酸後才能利用。
由於細菌種類不同，利用無機含氮化合物的能力不同，可作為細菌鑒定的依據。
（五）生長因子
除上述營養物外，有些細菌還需特殊的物質才能生長或促進其生長，這類物質稱為生長因子(growth factor)。生長因子多為維生素或維生素類似物，主要是B族維生素，還有對氨基苯甲酸和穀氨酰胺等，主要作為輔酶或輔基的成分而起作用。此外，還有一些化合物為某些細菌生長所必需，如嗜血杆菌生長需要血液中的X因子和V因子。X因子與氯化高鐵血紅蛋白相同，V因子是輔酶I(NAD)或輔酶II(NADP)。生長因子通常由酵母浸出物、血液、腹水或血清供給。對生長因子需要的不同，也可作為細菌鑒定的依據。
二、細菌生長繁殖的條件
細菌要正常的生長繁殖，必須具備符合其生理特性的一定環境條件。
（一）營養物質
根據細菌的營養需要，要滿足其生長所必需的水分、無機鹽、含碳化合物、含氮化合物以及生長因子等。所提供的營養物質應不含對細菌生長有害、有毒的成分。
（二）溫度
不同細菌對溫度有不同適應範圍，各種細菌又有各自的可生長溫度範圍及最適溫度。根據細菌對溫度的適應範圍，可將細菌分為三類：嗜冷菌（psychrophile），生長範圍
（三）酸堿度
pH影響微生物的生長，每種細菌均有一個可適應的pH範圍及最適生長pH。雖然大多數細菌在pH 6~8之間可以生長，但多數病原菌的最適pH為7.2~7.6，個別偏酸，如鼻疽假單胞菌（Pseudomonas mallei）為pH 6.4~6.6；或偏堿，如腸球菌（Enterococcus）為pH 9.6。在細菌生長過程中，能使培養基變酸或變堿而影響其生長，所以在培養基中往往需要加入一定的緩衝劑。
（四）氧氣
根據細菌對氧的要求，可將其分為需氧菌、厭氧菌及兼性厭氧菌。需氧菌（aerobe）行需氧呼吸，必須在有一定濃度的遊離氧的條件下才能生長繁殖，其中隻需低分子氧濃度(2%～10%)者特稱微需氧菌(microaerophilic bacteria)。厭氧菌（anaerobe）行厭氧呼吸，必須在無遊離氧或其濃度極低的條件下才能存活。其原因是，細菌在代謝過程中產生對菌體有毒性的過氧化氫（H2O2）、超氧陰離子（O2－）和羥自由基（OH•）等，厭氧菌部分或全部缺乏降解這些產物的酶，如過氧化氫酶、過氧化物酶、超氧化物歧化酶等，因O2－或H2O2的毒性作用死亡。兼性厭氧菌（facultative anaerobe）既可行需氧呼吸，又可行厭氧呼吸，通常在有氧條件比無氧環境生長更好。
（五）滲透壓
細菌生長有一定的可生長滲透壓範圍和最適滲透壓，大多數細菌生長最適滲透壓為等滲環境，也有些細菌（如嗜鹽菌）適宜高滲環境。細菌一般較其他生物細胞對滲透壓的改變有較大的適應能力。
三、培養基（culture medium）
培養基是人工配製的基質，含有細菌生長繁殖必需的營養物質。培養基製成後，通常都要經滅菌處理。按營養組成的差異，可將培養基分為基礎培養基（basal medium）及營養培養基（nutrient medium）。前者含多數細菌生長繁殖所需的基本營養成分，常用新鮮牛肉浸膏，加入適量的蛋白腖、NaCl、磷酸鹽，調節pH至7.2~7.6即成。在基礎培養基中，添加葡萄糖、血液或血清等，即為營養培養基，最常用的是血瓊脂平板。
按狀態的差異，可將培養基分為固體培養基、半固體培養基及液體培養三類。液體培養基（liquid medium）即不加凝固劑的基礎培養基或營養培養基，用於擴增純培養的菌體、確定細菌生長曲線等。在液體培養基中加入1%~2%的瓊脂，即成為遇熱融化、冷卻後凝固的固體培養基（solid medium），用於細菌的分離、純化、生物活性檢測等。如將加入液體培養基的瓊脂減半，用0.5%左右，即成為半固體培養基（semi-solid medium），可作穿刺試驗，觀察細菌的動力及短期保藏菌種等。
按功能的差異，可將培養基分為鑒別培養基、選擇培養基及厭氧培養基。在培養基中加入特定作用底物及產生顯色反應的指示劑，即可憑肉眼根據顏色識別，這就是鑒別培養基（differential medium）。在培養基中加入某種化學物質，對不同細菌分別產生抑製或促進作用，從而可從混雜多種細菌的樣本分離出所需細菌，此即為選擇培養基（selective medium）。最常用的有麥康凱（MacConkey）培養基，內含膽酸鹽，能抑製革蘭氏陽性菌的生長，有利於大腸杆菌及沙門氏菌的生長。在實際使用中，鑒別與選擇兩種功能往往結合在一種培養基之中。厭氧培養基（anaerobic medium）是為培養厭氧菌而設計的，是在培養基中加入還原劑如巰基乙酸鈉等，或用石蠟或凡士林封住培養基表麵，隔絕空氣，有的還需放入無氧氣培養箱維持無氧環境。庖肉培養基（cooked meat medium）是常用的厭氧培養基，其中含不飽和脂肪酸和穀胱甘肽的肉渣起到還原劑的作用。
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